[Network] 네트워크의 기초

DEINGVELOP·2023년 2월 2일

CS network

CS | Network

목록 보기

2/3

네트워크란?

: 컴퓨터 등의 장치들이 통신 기술을 이용하여 구축하는 연결망

Net + Work
두 대 이상의 컴퓨터들을 연결하고 서로 통신할 수 있는 것
어떤 연결을 통해 컴퓨터의 자원을 공유하는 것

네트워크의 기초

네트워크 : 노드와 링크가 서로 연결되어 있거나, 연결되어 있으며 리소스를 공유하는 집합

Node : 서버, 라우터, 스위치 등 네트워크 장치
Link : 유선 또는 무선

처리량 (Throughput) : 링크를 통해 전달되는 단위 시간당 데이터양

"얼마나 많은 데이터가 단위시간 내에 목적지에 전달될 수 있는가?"
사용자들이 많이 접속할 때마다 커지는 트래픽, 네트워크 장치 간의 대역폭, 네트워크 중간에 발생하는 에러, 장치의 하드웨어 스펙에 영향을 받음
시스템의 출력률을 명시할 땐 평균 출력(Average Throughput) 값을 사용함

📌처리량의 단위
가장 많이 사용되는 것은 bps, 더 큰 출력을 가진 시스템은 Mbps, Gbps 사용

bps(bits per second) - 초당 전송 또는 수신되는 비트 수

megabits per second (Mbps)

gigabits per second (Gbps)

대역폭(bandwidth) : 단위 시간 내 전달할 수 있는 최대 크기의 전달 용량

주어진 시간 동안 네트워크 연결을 통해 흐를 수 있는 최대 비트 수
대역폭 자체는 전달 속도와는 관계가 없으며 오히려 용량(capacity)과 관계가 있음
대역폭이 곧 인터넷 속도를 의미하는 경우가 꽤 많음

일반적으로 대역폭은 고정되어 있다. (cf. 가변 대역폭을 사용하는 경우도 종종 있음)

출력을 시간별로 검사하면, 시스템을 시작하기 전에는 0, 사용자의 요청의 양에 따라 전달하는 bit 수가 점차 변하게 됨

네트워크 지연 (network latency) : 예상하지 못한 시간(time)이 데이터 전달에 소요되는 현상

지연 시간 : 요청이 처리되는 시간. 어떤 메시지가 두 장치 사이를 왕복하는 데에 걸린 시간
매체 타입(무선, 유선), 패킷 크기, 라우터의 패킷 처리 시간에 영향을 받음

네트워크 혼잡 (network congestion) : 전달해야 하는 데이터의 양이 네트워크에 몰리는 현상

패킷 손실 (packet loss) : 패킷이 전달되는 동안 예상치 못하게 손실되는 현상

💡 요약

출력은 높고 대역폭은 작다면 ➡ 네트워크 출구에서 대기하는 데이터가 많음 ➡ 시스템의 성능(performance)에 안 좋은 영향

출력은 낮은데 대역폭은 크다면 ➡ 대역폭, 비용의 낭비

네트워크 토폴로지

네트워크 설계시 토폴로지를 고려해야 함

네트워크 토폴로지 (network topology) : 노드와 링크가 어떻게 배치되어 있는지에 대한 방식이자 연결 형태

tree topology

(= 계층형 토폴로지)
트리 형태로 배치한 네트워크 구성
노드의 추가/삭제가 쉬우며, 특정 노드에 트래픽이 집중될 때 하위 노드에 영향을 끼침

bus topology

중앙 통신 회선 하나에 여러 개의 노드가 연결되어 공유하는 네트워크 구성
근거리 통신망(LAN)에 사용됨
설치 비용이 적고 신뢰성이 우수함
중앙 통신 회선에 노드 추가/삭제가 쉬움
스푸핑이 가능한 문제점 있음

📌 스푸핑 (Spoofing) : LAN상에서 송신부의 패킷을 송신과 관련 없는 다른 호스트에 가지 않도록 하는 스위칭 기능을 마비시키거나 속여 특정 노드에 해당 패킷이 오도록 처리하는 것

star topology

성형 토폴로지. 중앙에 있는 노드에 모두 연결된 네트워크 구성
노드 추가가 쉬우며, 에러 탐지도 쉬움
패킷의 충돌 가능성이 적음
장애 노드가 중앙 노드가 아닐 경우, 다른 노드에 영향을 끼치는 것이 적음
중앙 노드에 장애가 발생할 경우, 전체 네트워크를 사용할 수 없음
설치 비용이 고가임

ring topology

각각의 노드가 양 옆의 두 노드와 연결하여 전체적으로 고리처럼 하나의 연속된 길을 통해 통신함
데이터는 노드에서 노드로 이동하며, 각각의 노드는 고리 모양의 길을 통해 패킷 처리
노드 수가 증가되어도 네트워크 상의 손실이 거의 없음
충돌 발생 가능성이 낮으며, 노드의 고장 발견을 쉽게 찾을 수 있음
네트워크 구성 변경이 어렵고, 회선에 장애가 발생하면 전체 네트워크에 영향을 크게 끼치는 단점이 있음

mesh topology

메시 토폴로지 = 망형 토폴로지. 그물망처럼 연결되어 있는 구조
한 단말 장치에 장애가 발생해도, 여러 개의 경로가 존재하므로 네트워크를 계속 사용할 수 있음
트래픽 분산 처리도 가능
노드의 추가가 어렵고, 구축/운용 비용이 고가임

토폴로지는 병목 현상을 찾을 때 중요한 기준이 되기 때문에 중요하다.

병목 현상

: 전체 시스템의 성능이나 용량이 하나의 구성 요소로 인해 제한을 받는 현상

병의 몸통보다 병의 목 부분 내부 지름이 좁아서 물이 상대적으로 천천히 쏟아지는 것과 같은 현상
서비스에서 이벤트 개최시 트래픽이 많이 생기고, 그를 잘 관리하지 못하면 병목현상 발생 ➡ 해당 사이트 접근 불가

병목 현상의 주된 원인

네트워크 대역폭
네트워크 토폴로지
서버 CPU, 메모리 사용량
비효율적인 네트워크 구성

네트워크의 종류

PAN (Personal Area Network) : 가장 작은 규모의 네트워크
LAN (Local Area Network) : 근거리 영역 네트워크. 근거리 통신망. 건물이나 캠퍼스 등의 좁은 공간에서 운영됨. 전송 속도가 빠르고 혼잡하지 않음
MAN (Metropolitan Area Network) : 대도시 영역 네트워크. 전송 속도는 평균이며, LAN보다는 더 혼잡함
WAN (Wide Ares Network) : 광대역 네트워크. 국가 또는 대륙 같은 넓은 지역에서 운영됨. 전송 속도는 낮으며, MAN보다 더 혼잡함
VAN (Value Added Network) : 부가가치 통신망 정보의 축적과 제공, 통신속도와 형식의 변화, 통신경로의 선택 등 여러 종류의 정보서비스가 부가된 통신망.
ISDN (Integrated Services Digital Network) : 종합정보 통신망(=BISDN) 전화, 팩스, 데이터 통신, 비디오텍스 등 통신관련 서비스를 종합하여 다루는 통합서비스 디지털 통신망. 디지털 전송방식과 광섬유 케이블 사용. 꿈의 통신망이라 불립니다.

네트워크 성능 분석 명령어

애플리케이션 코드 상에는 전혀 문제가 없는데 사용자가 서비스로부터 데이터를 가져오지 못하는 상황 ➡ 네트워크 병목현상일 가능성도 있음!

ping
Packet INternet Groper
: 네트워크 상태를 확인하려는 대상 노드를 향해, 일정 크기의 패킷을 전송하는 명령어

해당 노드의 패킷 수신 상태와, 도달하기까지 시간 등을 알 수 있음
해당 노드까지 네트워크가 잘 연결되어 있는지 확인할 수 있음
TCP/IP 프로토콜 중 ICMP 프로토콜을 통해 동작함
👉 ping 테스팅 불가능한 경우
- ICMP 프로토콜을 지원하지 않는 기기를 대상으로 테스트할 경우
- 네트워크 정책상 ICMP나 traceroute를 차단하는 대상의 경우

활용

# ping [IP주소 또는 도메인 주소]
ping www.google.com -n 12

: -n 12 : 12번의 패킷을 보내고 12번의 패킷을 받음

netstat
network statistics
: 접속되어 있는 서비스들의 네트워크 상태를 표시하기

네트워크 접속, 라우팅 테이블, 네트워크 프로토콜 등 리스트를 보여줌
주로 서비스의 포트가 열려 있는지 확인할 때 씀
활용
```
netstat
```
: 현재 내가 접속하고 있는 사이트 등에 관한 네트워크 상태 리스트 확인 가능
```
netstat -ano
```
: 내 PC에서 사용중인 포트 확인하기

nslookup
name server lookup
: DNS 서버로부터 여러 가지 정보를 얻을 수 있는 명령어

특정 도메인에 매핑된 IP를 확인하기 위해 사용함
활용
```
nslookup
# 아래에, 특정 도메인 입력. 예를 들면, google.com
# 그럼 해당 도메인에 대한 DNS 확인 가능
```
tracert
Trace Route
: 지정된 호스트에 도달할 때까지 통과하는 경로의 정보와 각 경로에서의 지연 시간을 추적하는 네트워크 명령어
목적지 노드까지 네트워크 경로를 확인할 때 사용
특정 사이트에 접속이 되지 않거나 지연이 있는 경우 어디에서 병목이 발생하는지를 알아보는데 유용함
활용
```
tracert www.google.com
```
: google 사이트에 도달하기까지의 경로 추적